一种绝缘子串红外图像盘面和钢帽区域的自动提取方法
【专利说明】一种绝缘子串红外图像盘面和钢帽区域的自动提取方法
[0001]
技术领域
本发明涉及一种绝缘子串红外图像盘面和钢帽区域的自动提取方法，属高压输变电设备运行维护检修技术领域。
【背景技术】
[0002]瓷质悬式绝缘子(下称绝缘子)是电网中的主要绝缘部件，同时起到机械支撑的作用。在输变电设备运行维护检修技术领域尽早发现绝缘子的性能劣化是输变电设备安全稳定运行的重要保障，且直接关系到电网的安全稳定和对用户供电的可靠性。
[0003]绝缘子瓷盘面或钢帽温度分布可以表征绝缘子状态，因此，获取绝缘子盘面和钢帽的信息至关重要，而红外图像中绝缘子的自动识别提取则是其中的基础步骤，现有技术尚不能实现绝缘子串红外图像中绝缘子钢帽和盘面信息的自动提取。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是，根据现有绝缘子瓷盘面或钢帽信息提取存在的缺陷，本发明提出一种应用图像处理技术实现绝缘子串红外图像中绝缘子钢帽和盘面区域的自动提取方法。
[0005]本发明一种绝缘子串红外图像盘面和钢帽区域的自动提取方法的技术方案是，将现场拍摄的绝缘子串红外图像进行预处理得到二值图，然后使用形态学方法从二值图中提取反映绝缘子串的特征集合，应用Hough变换对二值图进行角度校正，最后通过区域提取中的特定算法提取出绝缘子的盘面和钢帽区域。
[0006]本发明所述方法包括以下步骤:
(O图像预处理:对绝缘子串原始红外图像进行预处理，包括红外图像灰度化、去噪和二值化；该步骤输入为现场拍摄的绝缘子串红外图像，输出结果为红外图像中绝缘子串与背景初步分割的二值图；
(2)绝缘子特征提取:使用形态学方法从二值图中提取反映绝缘子串的特征集合，该步骤的输出结果为形态学膨胀处理后的绝缘子串区域的特征集二值图；
(3)绝缘子串的倾斜角度校正:应用Hough变换提取绝缘子的长度和水平倾斜角后，对绝缘子串区域的二值图中的绝缘子串进行倾斜角度校正，该步骤的输出结果为旋转后的绝缘子串二值图；
(4)绝缘子串钢帽和盘面区域提取:该步骤输入为倾斜角度校正后的二值图像，输出结果为盘面和钢帽区域的二值图像和位置信息；
(5)根据步骤(I)的绝缘子串原始红外图像和步骤(4)输出的盘面和钢帽区域位置信息得到分割结果。
[0007]所述绝缘子串红外图像预处理的过程为: 步骤101:红外图像灰度化；
步骤102:图像去噪；
步骤103:图像二值化。
[0008]所述提取反映绝缘子串的特征集合的过程为:
步骤201:二值图像的形态学骨架化；
步骤202:提取骨架图的十字交叉点；
步骤203:二值图像的形态学膨胀。
[0009]所述绝缘子倾斜角度校正过程为:
步骤301:绝缘子串特征集合Hough变换；
步骤302:绝缘子骨架长度和水平倾斜角计算；
步骤303:绝缘子串水平校正。
[0010]所述绝缘子串钢帽和盘面区域提取过程为:
步骤401:形态学膨胀、腐蚀区域过滤；
步骤402:角度反校正。
[0011]本发明的优点和有益效果是，本发明把复杂抽象的区域提取问题转化为简单的二值形态学和数学统计问题，即对二值图像中绝缘子盘面和钢帽的边缘进行形态学处理和统计分析，获取最理想的分析结果，然后进行本发明算法分割提取，取得了很好的提取效果。本发明能实现绝缘子串红外图像中绝缘子钢帽和盘面区域的自动、准确提取，为绝缘子的故障诊断提供必要的技术支持。
[0012]本发明方法适用于绝缘子串红外图像盘面和钢帽区域的自动提取。
【附图说明】
[0013]图1为本发明提供的一种绝缘子串红外图像盘面和钢帽区域自动提取方法的流程图；
图2为本发明实施例各步骤的图谱；
图2 (a)为含绝缘子串的红外图像图；图2 (b)为绝缘子串的红外图像二值图；图2(C)为绝缘子串的特征集二值图；图2 (d)为角度校正后的绝缘子串二值图；图2 (e)为盘面区域二值图；图2 (f)为钢帽区域的二值图；图2 (g)为盘面区域分割结果图；图2 (h)为钢帽区域分割结果图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例进一步说明本发明的内容。
[0015]实施例:
步骤1:图像预处理。将含绝缘子串的红外图像图2 (a)输入到图像预处理程序，得到绝缘子串红外图像二值图图2 (b)o
[0016]步骤2:绝缘子特征提取。将绝缘子串红外图像二值图图2 (b)输入到绝缘子特征提取程序，得到绝缘子串的特征集二值图图2 (C)。
[0017]步骤3:绝缘子的倾斜角度校正。将绝缘子串的特征集二值图图2 (c)输入到绝缘子倾斜角度校正程序，得到角度校正后的绝缘子串二值图图2 (d)。
[0018]步骤4:绝缘子串钢帽和盘面区域提取。将角度校正后的绝缘子串二值图图2(d)输入到绝缘子串钢帽和盘面区域提取程序，得到盘面区域二值图图2 Ce)和钢帽区域的二值图图2 (f)。
[0019]步骤5:输出盘面区域分割结果图图2 (g)、钢帽区域分割结果图图2 (h)o
【主权项】
1.一种绝缘子串红外图像盘面和钢帽区域的自动提取方法，其特征在于，所述方法将现场拍摄的绝缘子串红外图像进行预处理得到二值图，然后使用形态学方法从二值图中提取反映绝缘子串的特征集合，应用Hough变换对二值图进行角度校正，最后通过区域提取中的特定算法提取出绝缘子的盘面和钢帽区域；所述方法的步骤为: (O图像预处理:对绝缘子串原始红外图像进行预处理，包括红外图像灰度化、去噪和二值化；该步骤输入为现场拍摄的绝缘子串红外图像，输出结果为红外图像中绝缘子串与背景初步分割的二值图； (2)绝缘子特征提取:使用形态学方法从二值图中提取反映绝缘子串的特征集合，该步骤的输出结果为形态学膨胀处理后的绝缘子串区域的特征集二值图； (3)绝缘子串的倾斜角度校正:应用Hough变换提取绝缘子的长度和水平倾斜角后，对绝缘子串区域的二值图中的绝缘子串进行倾斜角度校正，该步骤的输出结果为旋转后的绝缘子串二值图； (4)绝缘子串钢帽和盘面区域提取:该步骤输入为倾斜角度校正后的二值图像，输出结果为盘面和钢帽区域的二值图像和位置信息； (5)根据步骤(I)的绝缘子串原始红外图像和步骤(4)输出的盘面和钢帽区域位置信息得到分割结果。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘子串红外图像盘面和钢帽区域的自动提取方法，其特征在于，所述绝缘子串红外图像预处理的过程为: (1)红外图像灰度化； (2)图像去噪； (3)图像二值化。
3.根据权利要求1所述的一种绝缘子串红外图像盘面和钢帽区域的自动提取方法，其特征在于，所述提取反映绝缘子串的特征集合的过程为: (1)二值图像的形态学骨架化； (2)提取骨架图的十字交叉点； (3)二值图像的形态学膨胀。
4.根据权利要求1所述的一种绝缘子串红外图像盘面和钢帽区域的自动提取方法，其特征在于，所述绝缘子串倾斜角度校正过程为: (1)绝缘子串特征集合Hough变换； (2)绝缘子骨架长度和水平倾斜角计算； (3)绝缘子串水平校正。
5.根据权利要求1所述的一种绝缘子串红外图像盘面和钢帽区域的自动提取方法，其特征在于，所述绝缘子串钢帽和盘面区域提取过程为: (O形态学膨胀、腐蚀区域过滤； (2)角度反校正。
【专利摘要】一种绝缘子串红外图像盘面和钢帽区域的自动提取方法，所述方法将现场拍摄的绝缘子串红外图像进行预处理得到二值图，然后使用形态学方法从二值图中提取反映绝缘子串的特征集合，应用Hough变换对二值图进行角度校正，最后通过区域提取中的特定算法提取出绝缘子的盘面和钢帽区域；所述方法的步骤包括：（1）图像预处理；（2）绝缘子特征提取；（3）绝缘子串的倾斜角度校正；绝缘子串钢帽和盘面区域提取；（5）根据步骤（1）的绝缘子串原始红外图像和步骤（4）输出的盘面和钢帽区域位置信息得到分割结果。本发明对二值图像中绝缘子盘面和钢帽的边缘进行形态学处理和统计分析，获取最理想的分析结果，然后进行分割提取，取得了很好的提取效果。
【IPC分类】G06T7-00
【公开号】CN104794707
【申请号】CN201510161115
【发明人】李唐兵
【申请人】国家电网公司, 国网江西省电力科学研究院
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月8日